经焊后退火处理的Ti-6Al-4V合金力学性能和组织分析

经焊后退火处理的Ti-6Al-4V合金力学性能和组织分析

刊名：Materials and Design（英）

刊期：2014年第60期

作者：Chih Jen Tsai et al

编译：赵唤

对经电子束焊接后进行退火处理的Ti-6Al-4V合金进行了力学性能和组织的分析。电子束焊接和退火处理的工艺参数选择合理将能够显著提高Ti-6Al-4V合金焊接接头处的拉伸性能，这表明电子束焊接是工业生产中的一种有效方法。而金属间化合物的存在会影响焊件的力学性能及其组织相变、微观结构以及析出物的特征。本研究进行的试验是采用3mm厚Ti-6Al-4V合金板作为试样，其化学化学成分（质量百分数）为6.75%Al、4.5% V、0.3%Fe，0.2%O、0.005%N、0.008%C、0.015%H，其余是Ti。在没有填料的情况下，使用Sciaky W2000系统对该试样进行电子束焊接。首先将焊接试样放置在焊接炉内，并以500mL/min的速度将高纯Ar气充满炉内；其次将焊接试样进行退火处理，704℃下放置4h、750℃下放置2h、790℃下放置1h；最后进行空冷或炉冷使焊接试样温度降至室温。由试验得出，电子束焊接后退火处理方法对Ti-6Al-4V合金力学性能以及微观组织的影响主要有以下几点。

（1）在进行冷却后，经电子束焊接的Ti-6Al-4V合金板其力学性能显著提高。相对来说，空气冷却比炉冷的效果更好。电子束焊接完成后，将焊接件在790℃下放置1h能使其获得优良的综合力学性能，即屈服强度为1084MPa和伸长率为9.7%。

（2）因电子束焊接的快速冷却会引起溶质偏析，因此Ti-6Al -4V板中的Al在熔融区域的局部浓度能达到41%～48%（原子百分数），在熔融区域形成-TiAl 和-TiAl，从而提高了熔融区域的硬度和强度。